JP4696971B2

JP4696971B2 - 液滴吐出装置

Info

Publication number: JP4696971B2
Application number: JP2006052890A
Authority: JP
Inventors: 武志前後
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP2007230035A

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、記録媒体を保持し液滴吐出ヘッドに対向させて搬送する搬送ベルトと、を備える液滴吐出装置に関する。

従来、複数のノズルから液滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行う液滴吐出装置には、インクジェット記録装置があり、このインクジェット記録装置は、小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。特に、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させてインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。

このようなインクジェット方式の記録装置では、帯電手段によって搬送ベルトや搬送ドラム等の搬送部材を帯電することで、記録媒体と搬送部材との間に静電吸着力を発生させ、記録媒体を搬送部材に静電吸着させる。そして、この状態で記録媒体を記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）のインク滴の吐出領域を通過させて、記録媒体に画像を記録させる。これによって、記録媒体と記録ヘッドのノズル面との距離（以下、ＴＤ：ＴｈｒｏｗＤｉｓｔａｎｃｅという）の均一性が高くなり、記録媒体上におけるインク滴の着弾位置の精度が向上し、画質が向上する。

また、近年は、記録媒体上におけるインク滴の着弾位置の精度の更なる向上、即ち、更なる高画質化を目的として、ＴＤを、１〜２ｍｍと狭くすることが行われている。一方で、ＴＤの均一性を高めるためには、記録媒体と搬送部材との静電吸着力を強くすることが要求され、また、温湿度等の環境の変化や記録媒体の種類の違いによってＴＤの均一性が低下しないようにするためには、記録媒体と搬送部材との静電吸着力をさらに強くすることが要求される。

静電吸着力を発生させる方法として、例えば、誘電層を備えた搬送ベルト上に記録媒体を乗せ、記録媒体の上から帯電させるという方法があるが、この方式では、記録媒体や記録媒体間の搬送ベルト表面が、数百〜数キロＶ程度の高電位となり、記録ヘッドは多くの場合に接地しているため、記録ヘッドと搬送ベルト間に電位差が生じる。そのため、搬送ベルトと記録ヘッドが静電気力により引き合い、接触してしまう恐れがある。

搬送ベルトが記録ヘッドに接触すると、搬送ベルトがインクで汚れたり、搬送ベルトを介して一の記録ヘッドから他の記録ヘッドへインクが移って混色が起こったり、搬送ベルトに付着した異物がノズルから記録ヘッド内へ混入したりする問題が発生する。特に、主に画質の向上が目的で、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のインクと混ざり合って凝集反応を生じさせる透明インク（反応液）を用いるシステム（所謂２液システム）や、例えばＫとＹ等、異なる色のインクを混ぜ合わせて反応させるシステム（所謂インク間反応システム）では、記録ヘッドでインクの凝集、変色や、ノズルの閉塞が発生してしまい、回復不可能となる。

一方、ＴＤを広くすればこの問題は回避できるが、記録ヘッドから吐出されるインク滴の着弾精度が低下し、高画質記録を得ることが難しくなる。また、ロールやスターホイールで搬送ベルトを抑える方法も考えられるが、記録媒体上を通過する際にインクオフセットによる印字乱れを生じる。

また、搬送ベルトを記録ヘッド側の反対側へ吸引することで、搬送ベルトの振動を抑制する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の構成では、搬送ベルトに内蔵された櫛歯状電極に電圧を印加し、搬送ベルトの表裏両面に静電吸引力を発生させることで、搬送ベルトの表面に記録媒体を吸着させると共に、搬送ベルトの裏面を、ベルト吸引部材なる搬送ベルトの記録ヘッド側の反対側に配設された部材に吸引している。

ここで、回動する搬送ベルトに内蔵された電極に対して連続して高電圧を印加するために、電極をベルト回動方向に沿って露出させ、この電極の露出部に給電ブラシを摺擦させているが、給電ブラシと電極との摺擦部において高電圧給電が行われることで放電が発生し易く、放電に伴って発生する電磁波が、ノイズ源となり、また、誤作動の要因となる。また、給電ブラシと電極との摺擦部において火花が発生することによって、電極と給電ブラシが損傷し、これらの寿命が著しく縮まる。また、搬送ベルトの櫛歯状電極によって生じる電気力の方向がインク吐出方向に悪影響を及ぼし、画像が乱れるという問題もある。

また、他の構成として、単層エラストマーからなる搬送ベルトをガイドするプラテンに電極を設け、この電極に電圧を印加して記録媒体と搬送ベルトとの間に静電吸着力を生じさせ、記録媒体を吸着させて搬送する方式が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献２に記載の構成では、記録媒体と搬送ベルトとの静電吸着力を高めようとすると、プラテンと搬送ベルトとの間の吸着力も高まり、搬送ベルトがプラテンに吸着され、搬送ベルトの回動ができない程になってしまう。また、搬送ベルトを回動できたとしても、搬送ベルトを回動するために大きな駆動力が必要となり、装置が大型化する。逆に、搬送ベルトをスムーズに回動させるように、搬送ベルトとプラテンとの吸着力を落とすと、記録媒体と搬送ベルトとの静電吸着力が低下し、記録媒体の搬送に十分な吸着力が得られなくなる。たとえ、プラテン表面を低摩擦係数材料で形成しても、プラテンと搬送ベルトとの間の吸着力は非常に強い。
特開２００２−１４５４７４号公報特開２００４−９０５３３号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、搬送ベルトなどの搬送部材によって記録媒体を安定して搬送すると共に、搬送部材と液滴吐出ヘッドの接触を防止し、高画質な画像の形成が可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液滴吐出装置は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと対向して設けられ、前記液滴吐出ヘッドと対向する表面側の記録媒体の吸着側が裏面側よりも高抵抗の部材とされ、支持部材によって移動可能に張架される搬送部材と、前記搬送部材の表面側に電荷を供給して記録媒体を前記搬送部材に吸着させる記録媒体吸着力発生手段と、前記液滴吐出ヘッドの吐出領域で、前記搬送部材の裏面側をガイドするプラテンと、前記プラテンの内部に電位差を持つ第１電極と第２電極とが一方向へ交互に配置され、前記搬送部材を前記プラテンに吸着させるための吸着力を発生する搬送部材吸着力発生手段と、前記搬送部材の表面電位を測定する表面電位センサと、前記液滴吐出ヘッドと前記搬送部材との距離を検出する位置センサと、前記表面電位センサで測定された表面電位と、前記位置センサで検出された前記液滴吐出ヘッドと前記搬送部材との距離に基づき、前記搬送部材と前記液滴吐出ヘッドとの吸着力を算出する吸着力判定手段と、前記吸着力判定手段で算出された吸着力に応じて、前記搬送部材吸着力発生手段による前記搬送部材の吸着力を可変させる吸着力制御手段と、を有し、前記吸着力判定手段によって、前記搬送部材が前記プラテンから浮き上がると判定されたときに、前記吸着力制御手段が前記搬送部材吸着力発生手段を動作させることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、搬送部材は、液滴吐出ヘッドと対向する表面側の記録媒体の吸着側が裏面側よりも高抵抗の部材とされ、記録媒体吸着力発生手段によって搬送部材の高抵抗の部分に電荷が供給される。これによって、記録媒体が搬送部材の表面側に静電吸着される。搬送部材は支持部材によって移動可能に張架されており、液滴吐出ヘッドの吐出領域で搬送部材の裏面側がプラテンにガイドされながら移動する。プラテンの内部には、搬送部材吸着力発生手段として電位差を持つ第１電極と第２電極とが一方向へ交互に配置されており、第１電極と第２電極との間の電位差により搬送部材をプラテンに吸着させるための吸着力が発生する。これにより、搬送部材の裏面側がプラテンに吸着された状態で移動し、搬送部材がプラテンから浮き上がることが抑制される。このため、搬送部材や記録媒体が液滴吐出ヘッドに接触することによる汚れ、混色などの画質劣化が抑制される。また、搬送部材と液滴吐出ヘッドとの間隔（上記ＴＤ）を狭くすることが可能となり、これによって、記録媒体への液滴の着弾精度が向上し、画質をより向上することができる。
また、請求項１に記載の発明では、表面電位センサで搬送部材の表面電位を測定し、位置センサで液滴吐出ヘッドと搬送部材との距離を検出する。そして、吸着力判定手段によって、搬送部材の表面電位及び液滴吐出ヘッドと搬送部材との距離に基づき、液滴吐出ヘッドと搬送部材との吸着力を算出する。吸着力制御手段は、吸着力判定手段で算出された吸着力に応じて、搬送部材吸着力発生手段による搬送部材の吸着力を可変させる。その際、吸着力判定手段によって、搬送部材がプラテンから浮き上がると判定されたときに、吸着力制御手段は、搬送部材吸着力発生手段を動作させる。これにより、搬送部材がプラテンから浮き上がると想定される場合のみ、搬送部材のプラテンへの吸着力を発生させることができる。これにより、搬送部材のプラテンへの吸着力が適切に調整され、搬送部材の浮き上がりが抑制されると共に、搬送部材とプラテンとの摩擦による磨耗を抑制できる。
請求項２に記載の発明に係る液滴吐出装置は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと対向して設けられ、前記液滴吐出ヘッドと対向する表面側の記録媒体の吸着側が裏面側よりも高抵抗の部材とされ、支持部材によって移動可能に張架される搬送部材と、前記搬送部材の表面側に電荷を供給して記録媒体を前記搬送部材に吸着させる記録媒体吸着力発生手段と、前記液滴吐出ヘッドの吐出領域で、前記搬送部材の裏面側をガイドするプラテンと、前記プラテンの内部に電位差を持つ第１電極と第２電極とが一方向へ交互に配置され、前記搬送部材を前記プラテンに吸着させるための吸着力を発生する搬送部材吸着力発生手段と、前記搬送部材の表面電位を測定する表面電位センサと、前記表面電位センサの測定値が予め設定した電位より高いときに、前記搬送部材吸着力発生手段を動作させる制御手段と、を有することを特徴としている。
請求項２に記載の発明では、表面電位センサによって搬送部材の表面電位を測定する。制御手段は、表面電位センサの測定値が予め設定した電位より高いときに、搬送部材吸着力発生手段を動作させる。これにより、搬送部材の表面電位が高く記録ヘッドに吸着されやすい場合に、搬送部材のプラテンへの吸着力を発生させることが可能となる。このため、搬送部材のプラテンからの浮き上がりが抑制される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置において、前記搬送部材が、表面側に設けられた第１誘電部と、裏面側に設けられた導電部と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、搬送部材が表面側の第１誘電部と裏面側の導電部とを備えており、記録媒体吸着力発生手段によって第１誘電部の側から電荷が供給されることで、記録媒体が搬送部材の第１誘電部に静電吸着される。また、導電部が導通可能で所定電位に維持されることにより、第１誘電部の電荷の状態が安定化し、記録媒体の静電吸着力が安定するので、記録媒体の搬送部材からの浮き上がりが抑制される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置において、前記プラテンは、前記第１電極及び前記第２電極の上部の前記搬送部材との接触面に第２誘電部を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、第１電極及び第２電極の上部の搬送部材との接触面に第２誘電部を有しており、一方向へ交互に配置された第１電極と第２電極の電位差によって、第２誘電部に分極が発生し、その電荷が安定して維持される。これにより、搬送部材と第２誘電部との間に安定した静電吸着力が発生し、搬送部材のプラテンからの浮き上がりが抑制される。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置において、前記搬送部材が、表面側に設けられた第１誘電部と、裏面側に設けられた第３誘電部と、前記第１誘電部と前記第３誘電部で挟まれた導電部と、を有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、搬送部材の表面側の第１誘電部に、記録媒体吸着力発生手段から電荷が供給されることにより、記録媒体が搬送部材に静電吸着される。また、搬送部材の導電部が導通可能で所定電位に維持されることにより、第１誘電部の電荷の状態が安定化し、記録媒体の静電吸着力が安定するので、記録媒体の搬送部材からの浮き上がりが抑制される。また、プラテンの内部で一方向へ交互に配置された第１電極と第２電極の電位差によって、搬送部材の裏面側の第３誘電部に分極が発生し、電荷が安定して維持される。これにより、搬送部材と第３誘電部との間に静電吸着力が発生し、搬送部材のプラテンからの浮き上がりが抑制される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置において、前記搬送部材吸着力発生手段は、前記第１電極又は前記第２電極の一方が接地されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、搬送部材吸着力発生手段は、第１電極又は第２電極の一方が接地されており、他方の第１電極又は前記第２電極に電圧が印加されると、第１電極と第２電極との間に電位差が生じる。これにより、第１電極と第２電極の上部に分極により異極性の電荷が発生し、搬送部材の静電吸着力が安定化する。このため、搬送部材のプラテンからの浮き上がりをよりいっそう抑制することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置において、前記記録媒体吸着力発生手段は、前記搬送部材に接触する帯電ロールからなり、前記搬送部材に導入される前記記録媒体を前記搬送部材に押圧しつつ帯電することを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、搬送部材に帯電ロールが接触しており、搬送部材に導入される記録媒体を搬送部材に押圧しつつ帯電することにより、記録媒体が搬送部材に静電吸着される。これにより、記録媒体の搬送部材からの浮き上がりが抑制される。

本発明によれば、搬送部材に記録媒体を吸着して安定して搬送できると共に、搬送部材と液滴吐出ヘッドの接触を防止することができ、汚れや混色などの画質劣化の発生を低減できる。また、搬送部材と液滴吐出ヘッドとの間隔（ＴＤ）を狭くすることができ、液滴の着弾精度が向上し、高画質な画像を形成できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明の液滴吐出装置であるインクジェットプリンタの全体構成を概説する。図１には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置１２の概略構成が示されている。

インクジェット記録装置１２の筐体１４内の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された用紙Ｐをピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ローラ対２０で搬送される。

給紙トレイ１６の上方には、搬送部材としての無端状の搬送ベルト２８が、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）３２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。

各記録ヘッド３２は、ヘッド駆動回路（図示省略）によって駆動される。ヘッド駆動回路は、例えば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号を記録ヘッド３２に送る構成である。

また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、記録ヘッド３２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ３０の両側には、それぞれの記録ヘッド３２に対応した４つのメンテナンスユニット３４が配置されている。図２に示すように、記録ヘッド３２に対してメンテナンスを行う場合には、記録ヘッドアレイ３０が上方へ移動され、搬送ベルト２８との間に構成された間隙にメンテナンスユニット３４が移動して入り込む。そして、ノズル面に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（吸引、ワイピング、キャッピング等）を行う。

記録ヘッドアレイ３０の下流側には、剥離プレート４０が配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離させる。剥離された用紙Ｐは、剥離プレート４０の下流側で排出経路４４を構成する複数の排出ローラ対４２で搬送され、筐体１４の上部に設けられた排紙トレイ４６に排出される。

また、両面印字するための反転搬送路２３が排出経路４４から搬送経路２２へ接続している。両面印字を行う場合は、片面印字をした用紙を、排出経路４４から反転搬送路２３を介して、搬送経路２２に搬送し、再び搬送ベルト２８上へ送り込み、画像記録が行われる。以上のように、一連の画像記録が行われる。

また、図１、図２に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上方には、各色のインクを貯留するインクタンク３５が配置されている。各インクタンク３５には、各記録ヘッド３２が接続されている。

図３に示すように、各記録ヘッド３２の上流側には、用紙吸着力発生手段としての帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６には、直流電圧を印加する電源３８が接続されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する。また、従動ロール２６は符号３９で示すようにアース（接地）されている。電源３８から印加される直流電圧を適切に設定することによって、帯電ロール３６と従動ロール２６との間に所定の電位差が生じ、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。

また、各記録ヘッド３２と対向した領域において搬送ベルト２８の裏面にはプラテン６０が当接している。このプラテン６０は、駆動ロール２４及び従動ロールの上端部と面一になるように配設されており、搬送ベルト２８はプラテン６０に摺擦して移動する。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、プラテン６０には、絶縁層６４の上部にベルト吸着力発生手段の第１電極としての櫛歯状電極板６２Ａと、第２電極としての櫛歯状アース板６２Ｂとが、互いに間隔をもって入れ子状態で埋め込まれている。櫛歯状電極板６２Ａには、直流電圧を印加する電源６８が接続されている。櫛歯状電極板６２Ａと櫛歯状アース板６２Ｂの上部には、誘電層６６が形成されている。誘電層６６は、搬送ベルト２８を吸着するために、櫛歯状電極板６２Ａから供給される電荷を保持するための層であり、樹脂材料などで形成されている。例えば、樹脂材料として、ポリエチレン、ポリカーボネート、アクリル等が用いられる。また、誘電層６６は、電気抵抗を１０^１２〜１０^１７Ω・ｃｍ、厚さを０．５〜１．０ｍｍとすることが望ましい。

また、搬送ベルト２８は、記録ヘッド３２と対向する表面側（外周側）の誘電層５２と、裏面側（内周側）の導電層５４との２層で形成されている。導電層５４はプラテン６０の誘電層６６と摺動するように配置されている。また、導電層５４は従動ロール２６と摺動することにより、符号３９で示すようにアース（接地）されている。

誘電層５２は、用紙Ｐを静電吸着するために帯電ロール３６から供給される電荷を保持するための層であり、樹脂材料やゴム材料などで形成されている。例えば、樹脂材料として、ポリイミド、ポリイミドアミド等、ゴム材料として、クロロプレンゴム等が用いられる。誘電層５２は、電気抵抗を１０^７〜１０^１７Ω・ｃｍ、厚さを１０〜２００μｍとすることが望ましい。また、導電層５４は、帯電ロール３６から供給される電荷で、安定な電界を形成するための層であり、金属材料などで形成されている。例えば、金属材料として、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等が用いられる。導電層５４は、電気特性を１０^−６〜１０^６Ω・ｃｍ、厚さを１０ｎｍ〜１０μｍとすることが望ましい。導電層５４をアースすることで誘電層５２の電荷分布が安定化し、吸着力が安定化する。なお、導電層５４は、蒸着、スパッタリング、導電ペーストの印刷等の公知の方法により誘電層５２の一面に形成すれば良い。

なお、本実施形態では、搬送ベルト２８は、誘電層５２と導電層５４の２層であるが、誘電材料と導電材料との境界ははっきりと区別されていなくても良い。２つの材料が混じりながら、お互いの成分比率を変えていく構成であっても良い。

次に、インクジェット記録装置１２の作用について説明する。

図３に示すように、帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で、搬送ベルト２８上に供給された用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する。そして、帯電ロール３６に直流電圧が印加されることによって、用紙Ｐにプラスの電荷が与えられ、図５に示すように、用紙Ｐが搬送ベルト２８の誘電層５２に静電吸着される。また、記録ヘッド３２のマイナスの電荷と用紙Ｐのプラスの電荷によって、記録ヘッド３２と用紙Ｐとの間に吸着力Ｆｈが発生するが、用紙Ｐと誘電層５２との静電吸着力（図示省略）のほうが強いため、用紙Ｐが誘電層５２に静電吸着される。その際、搬送ベルト２８の導電層５４によって、誘電層５２の電荷が安定化し、用紙Ｐを安定して静電吸着させることができ、用紙Ｐの浮き上がりを抑制できる。

また、図５に示すように、櫛歯状電極板６２Ａに電源６８（図４（Ｂ）参照）から直流電圧が印加されると、プラテン６０の誘電層６６で誘電分極現象がおこり異極性の電荷が励起され、櫛歯状電極板６２Ａの上部ではマイナス（図５には「−」と示した）に、櫛歯状アース板６２Ｂの上部ではプラス（図５には「＋」と示した）の状態になる。そして、搬送ベルト２８の裏の導電層５４の領域には、プラテン６０の誘電層６６の電荷とは逆の電荷が発生していると考えられる。したがって、プラテン６０と搬送ベルト２８の導電層５４の領域との間にのみ吸着力Ｆｖが発生することになるので、帯電ロール３６からの電荷の供給による用紙Ｐと搬送ベルト２８との静電吸着力を邪魔することなく、搬送ベルト２８をプラテン６０に静電吸着させることができる。

ただし、図５に示すように、記録ヘッド３２と用紙Ｐとの間の吸着力Ｆｈと、搬送ベルト２８の張力等による下向きの力Ｆｏと、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖとの関係では、
Ｆｖ≧Ｆｈ−Ｆｏ
を満たすように櫛歯状電極板６２Ａに印加する電圧を設定し、吸着力Ｆｖを発生させる必要がある。これにより、搬送ベルト２８のプラテン６０からの浮き上がりが抑制され、搬送ベルト２８や用紙Ｐと記録ヘッド３２との接触による汚れ、混色などの画質劣化の発生を低減することができる。

図６に示すように、帯電ロール３６によって搬送ベルト２８上が帯電された場合（用紙Ｐが無い状態）では、誘電層５２にプラスの電荷が保持されている。また、櫛歯状電極板６２Ａに直流電圧が印加されることによって、プラテン６０の誘電層５２で誘電分極現象により異極性の電荷が励起され、櫛歯状電極板６２Ａの上部ではマイナス、櫛歯状アース板６２Ｂの上部ではプラスの状態になる。そして、搬送ベルト２８の導電層５４の領域には、プラテン６０の誘電層６６の電荷とは逆の電荷が発生している。これにより、搬送ベルト２８の導電層５４とプラテン６０の誘電層６６との間に吸着力Ｆｖが発生し、搬送ベルト２８がプラテン６０側に吸着される。

その際、図７に示すように、用紙Ｐが無く、搬送ベルト２８に電荷が供給された状態では、搬送ベルト２８が高電位になってしまい、記録ヘッド３２と搬送ベルト２８との間の吸着力Ｆｈが大きくなり、搬送ベルト２８がプラテン６０から浮き上がって記録ヘッド３２と接触しやすくなる。従って、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖは、
Ｆｖ≧Ｆｈ−Ｆｏ
を満たすように設定する必要がある。これにより、搬送ベルト２８のプラテン６０からの浮き上がりを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、電源６８からプラスの電圧が印加される櫛歯状電極板６２Ａとアースされた櫛歯状アース板６２Ｂとを備える構成であったが、この構成に限定するものではない。例えば、電源６８からプラスの電圧が印加される櫛歯状の第１電極と、電源からマイナスの電圧が印加される櫛歯状の第２電極とを備える構成であっても良い。また、電極の形状も櫛歯に限定するものではなく、プラスの電圧を持った第１電極とマイナスの電圧を持った第２電極とが一方向へ交互に配置され、第１電極と第２電極との間に電位差が生じる構成であればよい。

なお、上記実施形態では、搬送ベルト２８が上層の誘電層５２と下層の導電層５４とからなる２層構造であり、プラテン６０が櫛歯状電極板６２Ａ及び櫛歯状アース板６２Ｂの上部に誘電層６６を備える構成であったが、この構成に限定するものではない。例えば、搬送ベルトが、上層の第１誘電層と、内部の導電層と、プラテンの櫛歯状電極板及び櫛歯状アース板の上部に位置する下層の第３誘電層とを備えた３層構造であっても良い。この構成では、導電層の幅方向端部をむき出しにし、導電性部材を接触させてアースする必要がある。このような構成でも第１誘電層に帯電ロール３６からの電荷が保持され、導電層がアースされているので、電荷の状態が安定化する（安定した吸着力が得られる）と共に、第２誘電層に櫛歯状電極板及び櫛歯状アース板と逆極性の電荷を保持することが可能である。

なお、搬送ベルト２８は搬送部材の一例であり、ベルト以外に板状のものも使用可能である。

次に、本発明の第２実施形態のインクジェット記録装置について説明する。

なお、第１実施形態と同じ部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図８に示すように、このインクジェット記録装置では、搬送ベルト２８の帯電ロール３６より移動方向下流側であって、記録ヘッド３２より上流側に、搬送ベルト２８の表面電位を測定する表面電位計８０と、搬送ベルト２８の位置を検出する位置検出センサ８２が配設されている。位置検出センサ８２には、レーザー変位計が用いられ、検出された搬送ベルト２８の位置によって記録ヘッド３２と搬送ベルト２８との距離（ＴＤ）を測定するものである。また、表面電位計８０、位置検出センサ８２からの信号が入力される制御部８４が設けられている。制御部８４では、表面電位計８０で測定された搬送ベルト２８の表面電位と、位置検出センサ８２で検出された搬送ベルト２８の位置のデータに基づき、搬送ベルト２８と記録ヘッド３２との間の吸着力Ｆｈを算出し、電源６８に印加する電圧を制御する。これによって、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを可変させる。

ここで、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを常に発生させていると、搬送ベルト２８のプラテン６０の摺動面に常に強い摩擦力が加わることになり、搬送ベルト２８が磨耗してしまう。また、エネルギーの観点からも搬送ベルト２８の浮き上がりが発生していないときに搬送ベルト２８を吸着するのは無駄である。そこで、本実施形態では、搬送ベルト２８が記録ヘッド３２に接触すると予測される場合に、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを発生させるものである。

図９には、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを制御するためのフローチャートが示されている。

印字を開始すると、まず、ステップ１００では、表面電位計８０で搬送ベルト２８の表面電位を測定する。ステップ１０２では、位置検出センサ８２で搬送ベルト２８との間の距離（搬送ベルト２８の位置）を検出することによって、搬送ベルト２８と記録ヘッド３２との距離（ＴＤ）を測定する。そして、ステップ１０４では、表面電位とＴＤに基づき、搬送ベルト２８と記録ヘッド３２との間の吸着力Ｆｈを算出する。吸着力Ｆｈは、下記の式のよって算出する。

Ｆｈ＝１／２εＳ（Ｖｏ／ｄ１）^２
ここで、Ｆｈは搬送ベルト２８と記録ヘッド３２間の静電吸着力〔Ｎ〕、εは空気の誘電率、Ｖｏは搬送ベルト２８の誘電層５２の帯電電位〔Ｖ〕、ｄ１は搬送ベルト２８と記録ヘッド３２のノズル間距離〔ｍｍ〕、Ｓは搬送ベルト２８の表面積〔ｍ^２〕である。なお、吸着力Ｆｈの算出については、後に具体的な数値を用いて説明する。

次いで、ステップ１０６で、搬送ベルト２８と記録ヘッド３２との間の吸着力Ｆｈと、搬送ベルト２８の張力等による下向きの力Ｆｏとの関係が、Ｆｈ≧Ｆｏであるか否かが判定される。ここで、図８に示すように、ＦｈがＦｏより小さいときは、搬送ベルト２８の浮き上がりは発生しない。一方、図１０に示すように、ＦｈがＦｏより大きいと、搬送ベルト２８がプラテン６０から浮き上がり、記録ヘッド３２に接触すると予測される。

従って、ステップ１０６でＦｈ≧Ｆｏであると判定されたときは、ステップ１０８で、搬送ベルト２８とプラテン６０との吸着力Ｆｖを算出する。この吸着力Ｆｖは、
Ｆｖ≧Ｆｈ−Ｆｏ
の条件に設定される。次いで、ステップ１１０で、この算出された吸着力Ｆｖに基づいて、電源６８から印加する電圧を制御する。これによって、図１１に示すように、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖが発生し、搬送ベルト２８のプラテン６０からの浮き上がりを防止できる。

一方、ステップ１０６でＦｈがＦｏより小さいと判定されたときは、ステップ１１２で、電源６８から印加する電圧をＯＦＦにし、搬送ベルト２８とプラテン６０との吸着力Ｆｖを発生させない。

ここで、具体的な数値を用いて吸着力Ｆｖの制御について説明する。

この例では、搬送ベルト２８の張力等による下方の力Ｆｏは０．３Ｎであり、搬送ベルト２８上の電位閾値は１３００Ｖとしている。
（ａ）通常帯電時の吸着力
図８に示すように、通常帯電時は、プラテン６０の吸着力を発生させなくても、吸着力Ｆｈだけでは搬送ベルト２８の張力等による下方への力Ｆｏがあるため、搬送ベルト２８は上方へ移動しない。通常状態のときのＦｈを求める。

例えば、Ｖｏ＝１０００［Ｖ］、ｄ１＝１．５ｍｍ、Ｓ＝０．０９ｍ^２とすると、
Ｆｈ＝１／２εＳ（Ｖｏ／ｄ１）^２＝０．１８［Ｎ］
となる。ここで、Ｆｈは搬送ベルト２８と記録ヘッド３２間の静電吸着力、εは空気の誘電率、Ｖｏは搬送ベルト２８の誘電層５２の帯電電位、ｄ１は搬送ベルト２８と記録ヘッド３２のノズル間距離、Ｓは搬送ベルト２８の表面積である。

（ｂ）記録ヘッド３２への搬送ベルト２８の接触時の吸着力Ｆｈ
例えば、Ｖ１＝１５００［Ｖ］、ｄ１＝１．５ｍｍ、Ｓ＝０．０９ｍ^２とすると、
Ｆｈ＝１／２εＳ（Ｖ１／ｄ１）^２＝０．４０［Ｎ］
となる。また、ＴＤは２乗で効いてくるので、搬送ベルト２８が記録ヘッド３２の方向に移動すると、吸着力Ｆｈがより強くなる。

ここで、搬送ベルト２８の張力等による下向きの力Ｆｏは０．３Ｎであり、搬送ベルト２８上の電位閾値は１３００Ｖ（１３００Ｖの時が、Ｆｈ＝０．３Ｎとなり、Ｆｏと釣合う）となっている。

図９に示すフローチャートに従うと、搬送ベルト２８の表面電位の測定値はＶ＝１５００Ｖであり、ＴＤの測定値は１．５ｍｍである。搬送ベルト２８と記録ヘッド３２間の吸着力Ｆｈを算出すると、上記のようにＦｈ＝０．４Ｎであり、Ｆｈ≧Ｆｏすなわち０．４Ｎ≧０．３Ｎとなる。このため、搬送ベルト２８上が高電位（１５００Ｖ）となる場合には、搬送ベルト２８が浮き上がることが予想される。そして、搬送ベルト２８とプラテン６０との吸着力Ｆｖ＝Ｖｈ−Ｆｏを算出すると、Ｆｖ＝０．４Ｎ−０．３Ｎ＝０．１Ｎとなる。これに基づき、搬送ベルト２８の吸着力ＦｖをＯＮにし、Ｆｖ＝０．１Ｎ以上の力をプラテン６０で発生させる。

このような制御により、図１０及び図１１に示すように、搬送ベルト２８と記録ヘッド３２とが接触すると予想される場合にのみ、搬送ベルト２８とプラテン６０との吸着力Ｆｖを発生させることができるため、搬送ベルト２８の磨耗を低減できる共に、省エネルギー化が可能である。

なお、図８では、表面電位計８０、位置検出センサ８２は記録ヘッド３２の上流側にそれぞれ１つ設置したが、設置数は複数がより好ましい。また、各記録ヘッド３２の間、記録ヘッド３２の手前や奥側等の複数箇所に設置することで、それぞれの場所での搬送ベルト２８の表面電位やＴＤの変動が測定でき、搬送ベルト２８の吸着力Ｆｖへ反映することができる。

次に、本発明の第３実施形態のインクジェット記録装置について説明する。

なお、第２実施形態と同じ部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１２に示すように、このインクジェット記録装置では、搬送ベルト２８の帯電ロール３６より移動方向下流側であって、記録ヘッド３２より上流側に、搬送ベルト２８の表面電位を測定する表面電位計８０が配設されている。また、表面電位計８０で測定された表面電位に基づき、電源６８に印加される電圧を制御する制御部１２０が設けられている。

ここで、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを常に発生させていると、搬送ベルト２８のプラテン６０の摺動面に常に強い摩擦力が加わることになり、搬送ベルト２８が磨耗してしまう。また、エネルギーの観点からも搬送ベルト２８の浮き上がりが発生していないときに搬送ベルト２８を吸着するのは無駄である。そこで、本実施形態では、搬送ベルト２８上に通常使用時よりも高い電位が見られるときにのみ、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを発生させるような制御を行う。

図１３に示すように、印字を開始すると、ステップ１３０では、表面電位計８０で搬送ベルト２８の表面電位を測定する。次いで、ステップ１３２では、測定された搬送ベルト２８の表面電位が閾値（例えば、１３００Ｖ）より高いか否かが判定される。そして、測定された表面電位が１５００Ｖで、閾値よりも高いと判定されたときは、ステップ１３４で、電源６８から印加する電圧をＯＮにし、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを発生させる。このとき、Ｆｖを発生させるならば、例えばＦｖ＝０．３Ｎとなるように設定しておく。一方、測定された表面電位が１０００Ｖで、閾値（例えば、１３００Ｖ）よりも低いと判定されたときは、ステップ１３４で、電源６８から印加する電圧をＯＦＦにし、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを発生させない。

このような制御により、搬送ベルト２８上に通常使用時よりも高い電位が見られるときにのみ、搬送ベルト２８とプラテン６０との間の吸着力Ｆｖを発生させるため、搬送ベルト２８の磨耗を低減できる共に、省エネルギー化が可能である。

なお、上記実施形態では、インクジェット方式の記録ヘッド３２を用いたが、サーマル方式、圧電方式等も適用可能である。また、インクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等の各種インクが使用可能である。また、図１等に示した例では、無端状の搬送ベルト２８は、駆動ロール２４と従動ロール２６に懸架された構成であるが、搬送ベルト２８を支持するロールの本数は適宜に設定可能である。

なお、図１等に示した例では、紙幅対応のＦＷＡの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＰＷＡ）の装置にも適用することができる。

また、図１等に示した例では、記録媒体として用紙Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置全般に適用することができる。

本発明の第１実施形態であるインクジェット記録装置を示す概略構成図である。図１に示すインクジェット記録装置において、メンテナンスユニットが記録ヘッドの下に移動した状態を示す概略構成図である。図１に示すインクジェット記録装置の記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部の概略を示す側面図である。（Ａ）は搬送ベルト及びプラテンの断面図、（Ｂ）はプラテンの櫛歯状電極板及び櫛歯状アース板を示す構成図である。記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部において、用紙がある場合の電荷の状態を示す概略構成図である。記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部において、用紙がない場合の電荷の状態を示す概略構成図である。記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部において、搬送ベルトの浮き上がりが発生した状態を示す概略構成図である。本発明の第２実施形態であるインクジェット記録装置の記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部の概略を示す側面図である。搬送ベルトとプラテンとの間の吸着力を制御するときのフローチャートを示す図である。記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部において、搬送ベルトの浮き上がりが発生した状態を示す概略構成図である。記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部において、記録ヘッドと搬送ベルトとの間の吸着力を発生させた状態を示す概略構成図である。本発明の第３実施形態であるインクジェット記録装置の記録ヘッドと搬送ベルトとが対向する印字部の概略を示す側面図である。搬送ベルトとプラテンとの間の吸着力を制御するときのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１２インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
２４駆動ロール（支持部材）
２６従動ロール（支持部材）
２８搬送ベルト（搬送部材）
３０記録ヘッドアレイ
３２記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３６帯電ロール（記録媒体吸着力発生手段）
３８電源
３９アース（接地）
５２誘電層（第１誘電部）
５４導電層
６０プラテン
６２Ａ櫛歯状電極板（第１電極、搬送部材吸着力発生手段）
６２Ｂ櫛歯状アース板（第２電極、搬送部材吸着力発生手段）
６４絶縁層
６６誘電層（第２誘電部）
６８電源
８０表面電位計
８２位置検出センサ
８４制御部
１２０制御部
Ｐ用紙（記録媒体）

Claims

ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと対向して設けられ、前記液滴吐出ヘッドと対向する表面側の記録媒体の吸着側が裏面側よりも高抵抗の部材とされ、支持部材によって移動可能に張架される搬送部材と、
前記搬送部材の表面側に電荷を供給して記録媒体を前記搬送部材に吸着させる記録媒体吸着力発生手段と、
前記液滴吐出ヘッドの吐出領域で、前記搬送部材の裏面側をガイドするプラテンと、
前記プラテンの内部に電位差を持つ第１電極と第２電極とが一方向へ交互に配置され、前記搬送部材を前記プラテンに吸着させるための吸着力を発生する搬送部材吸着力発生手段と、
前記搬送部材の表面電位を測定する表面電位センサと、
前記液滴吐出ヘッドと前記搬送部材との距離を検出する位置センサと、
前記表面電位センサで測定された表面電位と、前記位置センサで検出された前記液滴吐出ヘッドと前記搬送部材との距離に基づき、前記搬送部材と前記液滴吐出ヘッドとの吸着力を算出する吸着力判定手段と、
前記吸着力判定手段で算出された吸着力に応じて、前記搬送部材吸着力発生手段による前記搬送部材の吸着力を可変させる吸着力制御手段と、を有し、
前記吸着力判定手段によって、前記搬送部材が前記プラテンから浮き上がると判定されたときに、前記吸着力制御手段が前記搬送部材吸着力発生手段を動作させることを特徴とする液滴吐出装置。
ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと対向して設けられ、前記液滴吐出ヘッドと対向する表面側の記録媒体の吸着側が裏面側よりも高抵抗の部材とされ、支持部材によって移動可能に張架される搬送部材と、
前記搬送部材の表面側に電荷を供給して記録媒体を前記搬送部材に吸着させる記録媒体吸着力発生手段と、
前記液滴吐出ヘッドの吐出領域で、前記搬送部材の裏面側をガイドするプラテンと、
前記プラテンの内部に電位差を持つ第１電極と第２電極とが一方向へ交互に配置され、前記搬送部材を前記プラテンに吸着させるための吸着力を発生する搬送部材吸着力発生手段と、
前記搬送部材の表面電位を測定する表面電位センサと、
前記表面電位センサの測定値が予め設定した電位より高いときに、前記搬送部材吸着力発生手段を動作させる制御手段と、
を有することを特徴とする液滴吐出装置。
前記搬送部材が、表面側に設けられた第１誘電部と、裏面側に設けられた導電部と、を有することを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
前記プラテンは、前記第１電極及び前記第２電極の上部の前記搬送部材との接触面に第２誘電部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載の液滴吐出装置。
前記搬送部材が、表面側に設けられた第１誘電部と、裏面側に設けられた第３誘電部と、前記第１誘電部と前記第３誘電部で挟まれた導電部と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
前記搬送部材吸着力発生手段は、前記第１電極又は前記第２電極の一方が接地されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
前記記録媒体吸着力発生手段は、前記搬送部材に接触する帯電ロールからなり、前記搬送部材に導入される前記記録媒体を前記搬送部材に押圧しつつ帯電することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置。